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第一章 绪论1

1.1 基本概念2

1.1.1 高超声速流动的典型特征2

1.1.2 高超声速流动数值模拟的研究范畴5

1.1.3 高超声速流动数值模拟的作用12

1.2 高超声速流动数值模拟技术的发展现状13

1.2.1 更准确——物理模型的研究进展13

1.2.2 更精确——空间离散算法的研究进展15

1.2.3 更高效——时间推进方法的研究进展19

1.2.4 数值模拟准度与精度的正确评价19

1.3 本书的写作目的与内容21

参考文献22

第二章 高超声速流动数值模拟方法26

2.1 引言26

2.2 控制方程26

2.2.1 三维流动的动力学方程26

2.2.2 坐标变换29

2.2.3 热力学方程30

2.2.4 输运系数31

2.2.5 化学反应模型及生成源项32

2.3 数值方法33

2.3.1 控制方程的离散34

2.3.2 时间离散35

2.3.3 无黏项离散39

2.3.4 黏性项离散48

2.4 边界条件50

2.5 湍流模型52

2.5.1 SA湍流模型52

2.5.2 Menter SST模型54

2.5.3 可压缩性修正方法56

2.5.4 湍流模型方程的统一形式57

2.5.5 湍流模型方程的离散58

2.5.6 湍流模型的边界条件58

2.5.7 湍流模型离散方程的求解59

2.6 静态气动力计算公式59

附表61

参考文献70

第三章 高超声速流动数值模拟的验证与确认74

3.1 引言74

3.2 国内外的研究进展75

3.3 基本概念与方法77

3.3.1 验证的定义78

3.3.2 确认的定义79

3.3.3 实验中的误差和不确定度79

3.3.4 CFD中的误差和不确定度81

3.4 验证过程86

3.4.1 迭代收敛误差87

3.4.2 空间离散误差89

3.5 确认过程92

3.5.1 确认的方法学92

3.5.2 实验数据处理95

3.5.3 计算数据确认95

3.6 不确定度量化97

3.6.1 非概率方法97

3.6.2 概率方法101

3.7 典型问题的验证与确认103

3.7.1 简单轴对称体单元问题的验证与确认研究103

3.7.2 复杂流动基准问题的验证与确认研究114

3.7.3 简单翼身组合体的验证与确认研究130

参考文献142

第四章 喷流干扰及喷流/舵面复合控制研究147

4.1 引言147

4.2 国内外研究进展149

4.3 喷流模拟方法研究152

4.3.1 喷流相似准则研究152

4.3.2 喷流介质模型研究155

4.4 喷流干扰复杂流动机理及气动特性研究158

4.4.1 喷流干扰流场的拓扑结构158

4.4.2 来流参数和喷口几何特征对喷流干扰气动特性的影响165

4.5 RCS/舵面相互干扰的影响研究172

4.5.1 模型、网格以及喷流参数173

4.5.2 脉冲喷流相互干扰影响的研究175

4.5.3 舵面对喷流控制效果影响的研究178

4.5.4 喷流对舵面控制效果影响的研究181

参考文献185

第五章 内外流一体化复杂流动模拟188

5.1 引言188

5.2 数值方法验证与确认190

5.2.1 典型问题的方法验证190

5.2.2 复杂飞行器内外流一体化的数值计算201

5.3 轴对称飞行器内外流一体化研究206

5.3.1 流场特性分析207

5.3.2 侧压板变化的影响209

5.3.3 溢流槽几何尺寸的影响210

5.4 升力体飞行器内外流一体化研究213

5.4.1 流场特性分析213

5.4.2 气动特性分析215

5.4.3 支架干扰修正218

参考文献219

第六章 高超声速气动力特性天地相关性222

6.1 引言222

6.2 国内外研究进展225

6.2.1 国外高超声速气动力天地相关性的研究情况226

6.2.2 国内高超声速气动力天地相关性的研究情况234

6.3 气动力数据天地关联方法的研究235

6.3.1 黏性干扰参数考察研究236

6.3.2 黏性干扰数学模型研究242

6.3.3 考虑多物理效应的天地相关性研究243

6.4 典型的高超声速飞行器气动力相关性研究244

6.4.1 数值计算方法和研究对象244

6.4.2 单物理效应对气动力特性的影响规律245

6.4.3 多物理耦合效应对气动力特性的影响规律254

6.4.4 黏性干扰的数学模型研究259

6.4.5 模型预测结果误差分析262

6.4.6 考虑真实气体和稀薄气体效应的影响263

参考文献267

彩图269